基于数据驱动方法的热水器剩余洗浴时间预测技术研究

摘要

智能家电概念的兴起，反映了用户对于传统家电智能化日益增长的心理需求。这一概念在向传统家电行业提出新的技术要求的同时，也为其指明了新的创新空间和创新方向。作为智能家电的一部分，沐浴可视化通过为用户实时、精确反映剩余洗浴时间的方式，预防洗浴时水量不足及热水过剩的情况发生，改善用户的洗浴体验，从而提高热水器产品的核心竞争力，并对热水器加热管最优安装位置选择等其他研究起到启发和基础性的作用。 本文研究了将数据驱动预测方法应用于热水器剩余洗浴时间的预测问题，论文的主要研究内容总结如下: 第一、基于Fluent软件对热水器内胆传热过程进行了仿真，在26个传感器点中，筛选出能够代表热水器内胆总体温度变化趋势的四个数据采集位置。 第二、根据所采集数据的结构和特征，设计预处理算法对数据进行错误清洗和噪声消除。 第三、基于正常洗浴数据的变化特征利用已采集的数据样本生成全区域的数据，为后续的拟合和预测操作打下数据基础。 第四、结合精度要求基于截止时间差异度对数据进行分区操作，确保在每个数据分区内均可以通过GBL算法找到满足条件的网络参数。 第五、针对“固定百分比预测数据的预测误差落在指定的误差范围内”的预测要求，设计GBL算法(GA+BP+LUBE)对数据进行训练和预测，并对算法预测效果和性能进行分析和总结。 第六、设计热水器数据预测系统并基于WINFORM技术进行系统实现，该系统包含了数据管理，数据预测，数据分析，图像显示和系统设置模块，能够完整地实现热水器剩余洗浴时间预测的技术路线。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究的背景和意义

1．2数据驱动方法概述

1．2．1数据驱动方法特征与要求

1．2．2数据驱动方法

1．3本文主要工作与组织结构

1．4本文结构安排

第2章基于Fluent仿真的数据采样点选择

2．1热水器基本特征

2．1．1储水式电热水器物理结构

2．1．2储水式热水器基本工作原理及工作模式

2．2基于Fluent仿真的放水模式下热水器温度场研究

2．2．1放水普通加热模式下温度场变化过程研究

2．2．2放水即热模式下温度场变化过程研究

2．3热水器整体温度变化特征点位置选择

2．3．1测试机温度传感器位置设置

2．3．2温度变化特征点选择

2．4本章小结

第3章基于正常洗浴数据特征分析的数据生成算法

3．1采集样本数据问题分析

3．2基于温度持续采样周期数规律分析的数据预处理算法

3．2．1基于截止时间拟合离群点挖掘的错误数据清洗方法

3．2．2基于洗浴温度数据特征分析的数据噪声消除算法

3．3基于截止时间偏移率的温度数据生成算法

3．3．1进水温度与水流量对温度变化趋势影响分析

3．3．2温度数据生成算法描述

3．3．3温度数据生成算法验证

3．4本章小结

第4章基于不同设定条件下截止时间差异度分析的数据分区算法

4．1设定条件对温度曲线相似度影响分析

4．1．1设置温度对温度曲线相似度影响分析

4．1．2进水温度对温度曲线相似度影响分析

4．1．3水流量对温度曲线相似度影响分析

4．2基于截止时间差异度分析的数据分区算法

4．2．1截止时间差异度定义

4．2．2基于截止时间差异度的数据分区

4．3本章小结

第5章基于GBL算法的热水器剩余洗浴时间预测算法

5．1 BP神经网络与遗传算法描述

5．1．1 BP神经网络算法描述

5．1．2遗传算法描述

5．2 GBL算法设计

5．2．1 LUBE算法描述

5．2．2 GBL(GA+BP+LUBE)算法描述

5．2．3 GBL算法验证与评价

5．3本章小结

第6章热水器数据预测系统设计与实现

6．1系统开发平台概述

6．2热水器数据预测系统设计

6．2．1系统功能设计

6．2．2数据库设计

6．3热水器数据预测系统实现

6．3．1基础模块

6．3．2数据管理

6．3．3数据预测

6．3．4数据分析

6．3．5图像显示

6．3．6系统设置

6．4本章小结

7．1论文工作总结

7．2未来研究方向展望

参考文献

致谢

硕士期间获奖情况